10月9日天問一號的深空機動控制圓滿成功,探測器沿著飛控人繪製的太空軌道繼續朝著火星進發。
奔向火星的日子漫長卻不枯燥,一眨眼的工夫,天問一號已經在茫茫太空中飛行將近4個月了,距離地球已經6569萬公裡,離火星僅有1966萬公裡。它已經距離我們越來越遠,與火星越來越「親密」了。但是漫長的太空之旅各種不確定的因素很多,天問一號會遇到什麼情況呢?

「懸絲診脈」,定期體檢
和我們一樣,太空飛行器每隔一段時間也要進行「體檢」,檢查一下身體各個部件的功能是否正常。我們體檢的指標可能是血壓、血糖、心率等,天問一號的體檢項目則是電壓、電流和設備狀態、機構運動等功能,可它現在距離我們如此之遠,為它體檢的飛控「醫生們」要怎麼判斷太空飛行器健康與否呢?這就是時候展示我們「望聞問切」和「懸絲診脈」的技術了。

真空中沒有熱傳導介質,光照對天問一號控溫有巨大影響。第一次中途修正前,飛控「醫生們」敏銳地發現天問一號的一個單機設備溫度偏高,而它又對火星車「落火」至關重要。如何「精準用藥」,將溫度控制在一個更合理的數值,大家做出了一個細緻的規劃。
關鍵就要找準病根,飛控「醫生們」依據太陽光照對整器的溫度的影響,控制天問一號進行姿態調整,以對太陽偏置一個小角度的方式飛行,避免陽光直射,一劑藥方下去,天問一號的單機溫度逐步降了下來,得以平穩地向火飛行。第三次中途修正後,隨著天問一號與太陽的距離越來越遠,太陽光照對天問一號的加熱作用也降低了,大家又根據溫度情況,再一次調整了天問一號的巡航姿態,取消對日偏置,讓天問一號直對太陽,確保探測器均勻受熱,使天問一號各個分系統處於合理的溫度水平。
天問一號共搭載了7個科學載荷設備,這7個載荷設備猶如葫蘆娃七兄弟,各具本領、各有神通,在奔火階段和環火階段對宇宙深空進行科學探測,探索宇宙奧秘。但這七兄弟工作時間各有不同,一部分在地火轉移過程中處於常開狀態,如能量粒子分析儀,研究近火星空間環境和地火轉移軌道能量粒子的能譜、通量和元素成分的特徵及變化規律。另一部分主要在環火段開機,針對火星環境進行探測,如礦物光譜分析儀、高分相機等。
地火轉移期間,飛控中心不但要及時將常開載荷積累的科學探測數據下傳到地面,進行科學分析,還要對不常開機的載荷定期開機,檢查設備狀態、功能是否正常。第三次中途修正後,飛控「醫生們」就對探測器搭載的載荷及著陸巡視器進行逐項檢查。這次載荷設備檢查歷時6個小時,體檢報告一出,一切正常!載荷系統工作狀態良好,運行穩定,不久的將來定能大顯身手,幫助天問一號獲得更多科學成果。
當然,飛控「醫生們」絕對不會忘記我們的火星車寶寶,在天問一號探測器的最前面是著陸巡視器,著陸巡視器是進入艙與火星車的總稱,進入艙可以簡單地理解為火星車的防護罩,主要用於為火星車進入大氣提供保護和氣動減速,並通過降落傘及反推發動機等方式為火星車著陸減速,作用類似於科幻電影《鋼鐵俠》中主角身穿的鋼鐵戰甲。它的功能是否完備,直接關係到火星車的安全。

如果你知道玉兔二號月球車,那就對火星車不會陌生,它在功能使用上與我們在月背的玉兔類似,要在火星表面進行感知、移動和探測。前不久,大家為它的命名出謀劃策、踴躍投票,有不少名字都很好聽,非常符合火星車的氣質。小傢伙似乎感受到了大家的熱情,本次體檢表現非常好,指標一切正常,作為保護罩的進入艙,各項功能狀態也很良好。看到這個體檢報告,飛控「醫生們」感到非常欣慰,獨自在外的孩子並沒有水土不服,這是大家最大的期盼。
浩瀚宇宙如何定位「天問一號」
天問一號如遊子一樣離家在外,距離那麼遠,我們在地面的飛控人怎麼知道它在哪裡,如何掌握它的具體位置呢?
此時,深空幹涉測量技術就派上用場了。這一技術是以光波幹涉原理為基礎進行測量的技術,通過不同位置的兩個或多個天線同時接收探測器的信號,經過數據處理,獲取探測器目標的角位置信息。每兩個地面天線之間的連線稱之為基線,原理上基線長度越長,探測器目標的角位置精度越高,我們對天問一號的定位也就越精準。
我國的深空幹涉測量系統具有測站全球布局、基線長度更長、基線構型豐富的優勢,在天問一號地火轉移期間,我們利用佳木斯、喀什、阿根廷深空站以及納米比亞天線對天問一號持續開展幹涉測量跟蹤觀測。

各測站採集、記錄的跟蹤數據通過高速通信網絡傳輸給北京航天飛行控制中心,眾多數據經過北京中心深空幹涉測量數據處理中心的分析處理,提取時延、時延率觀測量,最終為天問一號的精密軌道確定提供支撐。在這樣一套系統的巧妙配合之下,即使現在天問一號已經飛行了3億公裡,我們仍能清楚掌握它的位置信息。
馬上嫦娥五號也要奔向太空了,天問一號在太空中的小夥伴又多了一位,飛控中心的航天科技工作者們也會在護航嫦娥的同時繼續追隨著天問一號,讓它保持平安健康的狀態,不斷發現更多科學成果,給地球母親帶來驚喜。
來源 | 我們的太空(ID:ourspace0424)
作者 | 支全全、韓松濤、宋星光
編輯 | 何書雨、王豔梅